라즈베리파이와 자바스크립트로 IoT 시작하기

누구나, 메이커!!
라즈베리파이 IoT 시작하기
THINKER TO MAKER

Maker Movement
THINKER TO MAKER
메이커 운동

Maker
무언가를 만드는 사람
Maker Movement
Maker들이 만드는 법을 공유하고 발전시키는 흐름

메이커 행사
Maker Faire Hacker-thon

Raspberry Pi
THINKER TO MAKER
라즈베리파이

Raspberry Pi
라즈베리파이 재단에서 만든 교육용 초소형 컴퓨터

Raspberry Pi
센서 연결
무선동글연결
전원 연결 스피커 연결모니터 연결
유선랜연결키보드연결

Raspberry Pi
Name
Raspberry Pi
Model A+
Raspberry Pi
Model B+
Raspberry Pi2
Model B
Raspberry Pi
Zero
Raspberry Pi 3
Model
Price $20 $35 $5 $35
Processor ARM 11
ARM
Cortex A7
ARM 11
ARM
Coretex-A53
Clock Speed 700Mhz 900Mhz 1Ghz 1.2Ghz
RAM 256MB 512MB 1GB 512MB 1GB
Multi Core Single Quad Single Quad
Flash Micro SD Card
GPIO 40
Ethernet N/A 10/100 N/A 10/100
USB USB 2.0X1 USB 2.0X4 Micro 1 USB 2.0X4
Power 5V, 200mA 5V, 600mA 5V, 800mA 5V, 160mA N/A
Video Out HDMI, Composite Mini-HDMI
HDMI,
Composite
Audio Out HDMI, Analog Mini-HDMI HDMI, Analog
Wi-Fi 모듈
블루투스 지원

Arduino vs. Raspberry Pi
Micro Controller
No
Micro Computer
Yes
성격
리눅스(OS)
C
C, C++, Java, Python,
Node.JS, Ruby ...
개발 언어
No Yes카메라
Limit Yes무선환경

Circulus 소개
THINKER TO MAKER
온라인 코딩교육 + 메이커 플랫폼

Circulus Architecture
Core Engine
API Gateway
M2M Controller
Cloud Storage
CirculOS
Intelligence Agent
Circulus
App
Circulus
Web
Data Processing
H2H Controller
모바일부터 하드웨어까지. IoT 개발 학습/제작 클라우드 플랫폼
복잡한 IoT 지식 없이, 생각을 다양한 API를 사용하여 손쉽게 구현 가능

One JavaScript - Multi Use
JavaScript (+Node.JS) 만으로 모바일 부터 하드웨어 개발까지 구현
IoT 서비스 제작/배포 지원 솔루션

www.circul.us
1. E-mail, 사용할 Password만 넣으면 가입 완료!

www.circul.us
2. Raspberry Pi 시리얼 번호 입력
OR
홈페이지 좌측 상단 와이파이 모양 선택 후, 시리얼 번호 등록
사용할 라즈베리파이를 on으로 선택. 와이파이 모양을 다시 눌
러 닫으면, 적용 완료. 마우스를 녹색 위에 가져가면 IP 확인 가능부팅 시, 음성으로 시리얼 확인 가능

www.circul.us
3. 프로젝트 생성하기
Lecture_01
Basic sensor study
리모컨 (웹페이지)
본인의 라즈베리파이에
실행되는 부분

www.circul.us
4. 라즈베리파이 접속 상태 확인
프로젝트 메뉴의 Check 버튼을 눌렀을 때, 정상적으로 연결되었다면,
해당 시리얼의 접속 상태와 IP주소가 출력됩니다.

www.circul.us
5. Hello Pi 실행 여부 확인
Hello Pi 를 입력한 후, Run 버튼을 누르면,
등록한 라즈베리파이에서 실행됨을 확인할 수 있습니다.
History 버튼을
누르면, 이전에
작업한 결과로
복원 가능합니다.

What to do?
THINKER TO MAKER
오늘 배울 것은?

LED, 초음파 센서, 온습도 센서, 7-세그먼트
다양한 센서를 다루어 보자

스마트폰을 이용한 IoT 키트 원격 제어
IoT 센서를 외부에서 제어해보자
HOME COMPANY
Monitoring
Control

Basic
THINKER TO MAKER
그 전에 잠깐, 기초

JavaScript 기초
1. 모듈 추가하기(어떤 기능을 가지고 있는 모음)
var wpi = require('wiring-pi');
2. 변수 선언하기(변수: 값을 담아두는 상자)
var val = 10;
3. 출력문 만들기
console.log(“Hello, Raspberry Pi”);
var num = 10;
console.log(“저는 ” + num + “살 입니다.”);

var isOn = 1;
setInterval(function(){
us.setLED(isOn);
isOn = !isOn;
}, 1000);
Javascript 기초
4. 주기적으로 반복하기
if(a >= b)
return a;
5. 조건문 사용하기
While(a == true)
console.log(‘true’);
6. 반복문 사용하기

Bread board 사용하기
납땜없이 선 연결 만을 이용하여 센서와 라즈베리파이를 연결
가로로 표시된 부분이 하나로 연결되어 있음

GPIO(General Purpose Input/Output) 사용하기
- GPIO란? 신호를 보내거나 받을 수 있는 핀
- 센서나 외부 장치들과 정보를 주고 받음, BCM번호로 각 핀에게 명령을 내림
- 라즈베리파이의 GPIO는 입-출력 외에 또 다른 역할을 하는 핀들이 있음
GROUND : 0V
GPIO_XX : ~3.3V
3.3V : 3.3V
5V : 5V
BCM 번호
(각 핀의 일반 적인 이름)
추가 기능을 가진 핀

Wiring-pi 사용하기
- GPIO를 사용하는 기능을 모아 둔 모음집 중 하나
- 아두이노와의 연계를 위해 새롭게 핀 번호를 지정
- Wiring-pi의 기능을 사용하는 경우는 Wiring-pi의 이름(핀 번호)을 사용해야 함
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Jumper Cable
THINKER TO MAKER
점퍼 선/점퍼 케이블

점퍼선 종류
센서와 보드를 연결하기 위해서 사용하는 케이블
양 끝 모양에 따라 3 종류로 구분
암(Female) 수(Male)
암 + 암 암 + 수 수 + 수

Sensor
THINKER TO MAKER
센서

센서란?
특정 정보를 측정하는 소형 기기
주변 환경에 상관없이
주어진 일만 하는 센서
OUTPUT INPUT/OUTPUT
주변 환경에 따라
값이 변하는 센서

LED
LED를 켜보자!
Ground VCC
GPIO
- +
※ GPIO는 입력 또는 출력으로 정할 수 있고, 라즈베리파이는 3.3V까지 출력으로 사용 가능
VCC 또는 GPIO출력 모드를 이용하여 LED를 켤 수 있음

여기서 잠깐!
센서에서 Ground와 VCC의 역할이 중요하다!
센서가 일을 할 수 있도록 힘을 주는 역할을 하는 것이 바로 두 개의 핀
GND DATA VCC
GND VCC
GND
VCC
MISO
MOSI
SCLK
CE#
GND
VCC
TRIG
ECHO

프로젝트 생성하기
Lecture_01
Basic sensor study
프로젝트 설명
원하는 프로젝트 명

파일 생성하기
원하는 파일명.js 입력 후 엔터!
센서마다 .js 파일을 생성해주세요.

LED ON
//circulus 모듈 추가
var us = require(‘circulus’);
//GPIO 초기화
us.initLED(23);
//LED 설정 (true = ON, false = OFF)
us.setLED(true);
LED를 켜보자!
GROUND
GPIO23

파일 실행하기
소스코드 저장 & 실행

여기서 잠깐!
//GPIO 초기화
us.initLED(23);
//LED 설정 (true = ON, false = OFF)
us.setLED(true);
센서 제어 코드는 크게 세 부분으로 나뉜다!
// wiring-pi 함수를 사용할 수 있도록 초기화
wpi.setup('gpio');
wpi.wiringPiSetup();
// wiringpi맵 핀 번호 사용
var pin = 4;
// 출력 모드로 설정 (전류) pin(4) --> LED --> GND
wpi.pinMode(pin, wpi.OUTPUT);
// LED ON
var isOn = 1;
wpi.digitalWrite(pin, isOn);
모듈 추가
핀 설정
초기화
동작 관련
코드

LED ON/OFF
//LED 초기화
us.initLED(23);
//LED 설정 (ture = ON, false = OFF)
var isOn = 1;
us.setLED(isOn);
isOn = +!isOn;
}, 1000);
1초에 한 번씩 LED가 ON/OFF되도록 해보자!
GROUND
GPIO23

Ultrasonic Sensor
THINKER TO MAKER
초음파 센서(HC-SR04)

초음파 센서 원리
초음파를 통해 일정한 거리 이내에 사물이 있는지 파악
사물과의 거리가 얼마나 떨어졌는지 측정
VCC : 5V GND : Ground
Trig : 초음파 전송 Echo : 초음파 수신

초음파 센서 원리
[High가 끝나는 시간 – Low가 끝나는 시간] / 58

초음파 센서 거리 측정하기
// circulus 모듈 추가
var us = require(‘circulus');
// 초음파 센서 초기화
// initDistance (TRIG, ECHO);
us.initDistance(15, 14);
// 1초에 한 번씩 거리 측정
var dist = us.getDistance();
console.log(‘distance: ’+dist+’cm’);
}, 1000);
5V
GROUND
GPIO14
GPIO15
1초에 한 번씩 장애물과의 거리를 측정해보자!

응용 1
THINKER TO MAKER
LED와 초음파 센서

응용!
// circulus 모듈 추가
var us = require('circulus');
us.initLED(23);
var dist = us.getDistance();
console.log(‘distance: ’+dist+’cm’);
if(dist < 5)
us.setLED(true);
else
us.setLED(false);
}, 1000);
5cm 안에 장애물이 있으면 LED에 불을 켜자!

Temperature-humidity Sensor
THINKER TO MAKER
온습도 센서(DHT-11)

온습도 센서
GND
DATA
VCC
온도와 습도를 동시에 측정할 수 있는 센서
모델명 용도 온도 측정 범위 습도 측정 범위
DHT11 실내용 0 ~ 50도 20 ~ 80%

온습도 센서
Var us = require(‘circulus);
// GPIO 값 초기화
// 가운데 data핀의 BCM 핀 번호 사용
us.initTemp(21);
//1초에 한번씩 온도, 습도 값 출력
console.log(us.getTemp());
},1000);
1초에 한 번씩 온도와 습도를 측정해보자!
5V
GROUND
GPIO21

7-Segment
THINKER TO MAKER
7-세그먼트 (4 Digit LED)

7-세그먼트란?
VCC 5v
GROUND Ground
SCLK 동기화 신호
MOSI 라즈베리파이 출력 -> 7-세그먼트 입력
MISO 7-세그먼트 출력 -> 라즈베리파이 입력
CE Chip enable

7-세그먼트 연결하기
VCC GPIO25
GROUND GROUND
SCLK GPIO11(SPI_CLK)
MOSI GPIO10(SPI_MOSI)
MISO -
CE GPIO8(SPI_CE0_N)

7-세그먼트 출력하기
// Segment 초기화
us.initText();
//1초에 한 번씩 다른 숫자 출력
// 정수.toString() = 정수를 문자열로 변경함 ex) 1  ‘1’
var i = 0;
us.setText(i.toString() + i.toString() + i.toString() + i.toString());
i++;
if(i === 10)
i = 0;
}, 1000);
글자와 숫자를 출력해보자!

Remote Control with Smart Device
THINKER TO MAKER
스마트 디바이스로 제어하기

개념
인터넷(리모컨) 라즈베리파이
리모컨
JavaScript JavaScript
Send/Receive
HTML
외부접속 가능

두 개의 프로젝트 생성
IoT_RemoteController
Remote Controller for IoT
IoT_Raspberrypi
Raspberrypi for IoT

동작 예시

리모컨 파일 생성
리모컨 외관
명령어 통신

<html>
<head>
<title>remote control</title>
<script src="http://code.jquery.com/jquery-2.1.4.min.js"></script>
<script src="http://www.circul.us/circulus.js"></script>
<script src="index.js"></script>
</head>
<body>
<div> LED </div>
<button id='ledon'>ON</button>
<button id='ledoff'>OFF</button><br><br>
<div>ULTRA</div>
<button id='ultra'>ULTRA</button>
<span id='distance'>0</span>cm <br><br>
<div>TEMP/HUMI</div>
<button id='temp'>TEMP</button>
<span id='tempinfo'>0</span><br>
<button id='humi'>HUMI</button>
<span id='humiinfo'>0</span><br><br>
<span> SEGMENT</span>
<span id='segment'>0</span>
</body>
</html>
HTML로 외관 만들기

리모컨 확인하기
해당 주소로 PC, 스마트폰 등 다양한 기기에서 바로 사용 가능
간편 주소
circul.us/cloud/ID/프로젝트 이름/파일명.html

리모컨 초기화
$c.ready(function(us){
us.init('b5861b8d')
…
…
//us.send(KEY, DATA);
//us.receive(KEY, DATA);
});
## 리모컨 JavaScript (index.js)
: 리모컨과 자신의 라즈베리파이가 통신하기 위해, 시리얼 번호를 등록함
자신의 라즈베리파이 시리얼 번호로 초기화
앞으로 소개할 통신 관련 부분 코드는
이곳에 작성합니다.

Socket 통신
var data = ‘hello’;
us.send (‘KEY’, data);
JavaScript JavaScript
Send/Receive
us.receive(‘KEY,’ function(data){
/* 수행하고 싶은 내용 */
console.log(data);
});
## hello
us.receive(‘KEY,’ function(data){
/* 수행하고 싶은 내용 */
});
us.send(‘KEY’, data);
리모컨
HTML
[Internet]
[라즈베리파이]

CASE 1 (LED ON/OFF)
//HTML파일에서의 각 버튼을 클릭하면 호출
$('#ledon').click(function(){
us.send('ledon');
});
$('#ledoff').click(function(){
us.send('ledoff');
});
var us = require('circulus');
us.receive('ledon', function(data){
console.log(‘ledon receive’);
us.initLED(23);
us.setLED(true);
});
us.receive('ledoff', function(data){
console.log(‘ledoff receive’);
us.initLED(23);
us.setLED(false);
});
Remote Controller (index.js) Raspberry Pi (index.js)
리모컨에서 라즈베리파이로 명령 전달

프로젝트 복사하기
라즈베리파이 쪽 파일을 복사해서 사용해보아요.
자신의 ‘Make’로 프로젝트 통째로 복사

CASE 2(초음파 센서 거리 출력)
$('#ultra').click(function(){
us.send('ultra');
});
// HTML 파일에서 span id = ‘distance’에 출력함
us.receive('distance', function(data){
$('#distance').text(data);
});
us.receive('ultra', function(data){
console.log(‘ultra receive’);
var dist = Math.floor(us.getDistance());
us.send('distance', dist);
console.log(dist + ‘ cm’);
});
리모컨에서 라즈베리파이로 명령 전달 + 응답 수신

us.receive('temp', function(data){
console.log(‘temp receive’);
us.initTemp(21);
var tempinfo = us.getTemp();
console.log(tempinfo.temperature);
us.send('tempinfo', tempinfo.temperature);
});
us.receive('humi', function(data){
console.log(‘humi receive);
us.initTemp(21);
var humi = us.getTemp();
console.log(humi.humidity);
us.send('humiinfo', humi.humidity);
CASE 2(온/습도 출력)
$('#temp').click(function(){
us.send('temp');
});
us.receive('tempinfo', function(data){
$('#tempinfo').text(data);
});
$('#humi').click(function(){
us.send('humi');
});
us.receive('humiinfo', function(data){
$('#humiinfo').text(data);
});
리모컨에서 라즈베리파이로 명령 전달 + 응답 수신

리모컨에서 명령 없이, 라즈베리파이의 응답만 수신
us.initText();
var i = 0;
us.setText(i.toString() + i.toString() + i.toString() +
i.toString(), true, false, false, true);
var text = i.toString() + i.toString() + i.toString() +
i.toString();
i++;
if(i == 10)
i = 0;
console.log(text);
us.send('segment', text);
}, 1000);
CASE 3(세그먼트 출력)
us.receive('segment', function(data){
$('#segment').text(data);
});

Design
THINKER TO MAKER
자신만의 작품 구상하기

무엇을 만들 수 있을까요?
IDEA를 실행하는 것이 중요합니다.

Making
THINKER TO MAKER
만들어보기

메이킹 과정
아이디어
서비스 기획
프로토 타이핑
하드웨어 구성
소프트웨어 구성
3D 프린팅
결과 공유
만들고자 하는 아이디어를 떠올리는 단계이다.
아이디어를 서비스로 구체화 한다. 이 단계에서는 보여질 모습 뿐만 아니라,
보이지는 않지만 사용자에게 어떤 가치를 제공할지도 염두 해 둔다.
블록 등으로 만들어질 하드웨어 모습을 구성해 보고, 이를 사용할 모바일 어
플리케이션이 있다면 종이에 그 이미지를 구성해 본다.
오픈소스 하드웨어로 만들고자 한 내용을 구성해 본다. 프로토 타이핑및 최
종적으로 보여질 외관을 고려하여 센서 및 각종 하드웨어의 배치도 고려한다.
하드웨어를 제어할 소프트웨어와 리모콘 용도로 사용될 소프트웨어, 그리고
서비스 제공을 위한 소프트웨어를 구성한다.
Making 한 제품의 외관과 인쇄 가능 한 부속들을 3D 모델링하고, 결과물을
3D 프린팅하여 하드웨어를 최종 완성한다.
제품을 완성하여 외부에 공개한다. 만일 판매를 목적으로 한 제품이라면 소
셜 펀딩을 이용하여 판매 가능성을 확인해 본다.

외관을 만드는 방법!
3D 프린터 레이저 커터 CNC 라우터

메이커 스페이스
국내현황
성수 메이커스페이스 02-2115-0525 경기 창조경제혁신센터 031-8016-1102
서울 창조경제혁신센터 02-723-9100 Fab. Lab. 서울 070-7743-0806
메이커스빌 1544-8622 과천 과학관 무한상상실 02-509-6925
경기콘텐츠 코리아랩 021-776-4677 K-ICT 디바이스랩 경기 031-776-4736

필요한 도안을 찾는 법!
Thingiverse Instructables Makeall.com

Appendix A
THINKER TO MAKER
부 록 : 범용 소스코드

LED
// wiring-pi 함수를 사용할 수 있도록 초기화
wpi.setup('gpio');
// wiringpi맵 핀 번호 사용
var pin = 4;
// 출력 모드로 설정 (전류) pin(4) --> LED --> GND
// LED ON
var isOn = 1;
LED ON
wpi.setup('gpio');
var pin = 4;
var isOn = 1;
// 1초 주기로 LED ON/OFF
isOn = +!isOn;
}, 1000);
1초에 한 번씩 LED ON/OFF

초음파 센서로 거리 측정하기
var sleep = require('sleep');
var microtime = require('microtime');
var TRIG, ECHO;
TRIG = 16; // Wiring-pi MAP 기준, 핀 번호
ECHO = 15; // Wiring-pi MAP 기준, 핀 번호
wpi.setup('gpio');
// TRIG: 보내는 핀 (출력)
wpi.pinMode(TRIG, wpi.OUTPUT);
// ECHO: 받는 핀 (입력)
wpi.pinMode(ECHO, wpi.INPUT);
// 초음파 센서 거리 구하는 공식
var cnt1 = 0;
var cnt2 = 0;
wpi.digitalWrite(TRIG, wpi.LOW);
sleep.usleep(2);
wpi.digitalWrite(TRIG, wpi.HIGH);
sleep.usleep(20);
wpi.digitalWrite(TRIG, wpi.LOW);
while(wpi.digitalRead(ECHO) == wpi.LOW)
{
if(cnt1++ > 1000)
break;
}
var startTime = microtime.now();
while(wpi.digitalRead(ECHO) == wpi.HIGH)
{
if(cnt2++ > 10000)
break;
}
var endTime = microtime.now();
// Cm로 변환
var distance = (endTime - startTime) / 58;
console.log('distance ' + distance);
}, 1000);

7-Segment 연결하기
startup 동작 모드 시작
setDecodeNone Bit 단위의 데이터로 보여줌
setDedcodeAll 인코딩하여 보여줌 (“0”~”9”, “E”, “H”, “L”, “P”, “-”, “ ”만)
setDigitSegments Bit단위로 계산하여 정보를 표시(setDecodeNone)
setDigitSymbol 인코딩 가능한 값만 정보를 표시(setDecodeAll)
setScanLimit 화면에 출력할 글자 개수 제한 (MAX: 8)
setDisplayIntensity 화면 밝기 제한(MAX : 15)

7-Segment 출력하기
// max7219 패키지 초기화
var MAX7219 = require('max7219');
/*
* spidev 사용 초기화 - 라즈베리파이에서 SPI활성화 필
요
* 세그먼트의 Chip Select를 CE0에 연결하면,
* /dev/spidev0.0, CE1에 연결하면 /dev/spidev0.1
* console창에 ls /dev/*spi*로 확인 가능
*/
var disp = new MAX7219("/dev/spidev0.0");
// 세그먼트 초기화
// 해독하지 않는 모드 - 7 segment 각각의 led를 선택함
disp.setDecodeNone();
// 사용하는 세그먼트 수 (8개까지 지원)
disp.setScanLimit(8);
disp.startup();
// 밝기 0-15 (0으로 입력해도 꺼지지는 않음)
disp.setDisplayIntensity(15
// 출력
// setDigitSegments (세그먼트 번호, [7개의 led, 아래
점 1(ON), 0(OFF)]);
disp.setDigitSegments(0, [0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 1]);
DigitSegments 방식 출력하기

7-Segment 출력하기
//max7219 패키지 초기화
var MAX7219 = require('max7219');
var disp = new MAX7219("/dev/spidev0.0");
//세그먼트 초기화
// 해독하는 모드 세그먼트의 led를 각각 제어하지 않고, 숫자 혹은 출력 가능한 문자를 입력한다.
disp.setDecodeAll();
disp.setScanLimit(8);
disp.startup();
disp.setDisplayIntensity(15);
// 출력
// 사용할 수 있는 값은 0 - 9, ‘H’, ‘E’, ‘L’, ‘P’, ‘-’, ‘ ‘이다
disp.setDigitSymbol(0, "H", true);
disp.setDigitSymbol(1, 2);
disp.setDigitSymbol(2, "L");
disp.setDigitSymbol(3, "-", true);
DigitSymbol 방식 출력하기

온습도 센서
//DHT11 패키지 초기화
Var dht = require(＇node-dht-sensor＇);
//핀 번호 초기화
dht.initialize(11, 21); // dht.initialize (온도센서 버전-11번 (DHT11), 핀 번호);
//1초에 한 번씩 온도와 습도 값 읽기
var dt = dht.read(); // 읽어오기
console.log (＇Temp: ＇+ dht.temp....);
console.log (＇Humd: ＇+ dht.humd....);
}, 1000);
1초에 한 번씩 온도, 습도 출력하기

Appendix B
THINKER TO MAKER
부 록

www.circul.us
1. WIFI 연결
1 2
3 4
Disconnected
from circulus!!

Raspbian OS 설치하기
https://www.raspberrypi.org/downloads/raspbian/

Circulus OS 설치하기
rom.circul.us circul.us

S/W를 손쉽게!!
www.npmjs.com
자바스크립트 관련 패키지를 사용해보자!

S/W를 손쉽게!!
1. 센서 또는 기능 조회
2. npm 설치
3. 소스코드에서 require
1) 라즈베리파이를 지원하는지 확인한다.
2) 클릭하여 설치하는 방법과 사용법을 확인한다
SSH 사용법은부록 참조

SSH 접속하기(접속 PC와 라즈베리파이가 같은 네트워크에 있을 때)
Raspberry Pi IP주소
Rasbian
ID : pi
PWD : raspberry
Circulus OS
ID : pi
PWD : circulus

W www.circul.us G group.circul.us
S social.circul.us C cafe.circul.us
CONTACT.US circulus@circul.us
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